直线电机轻载轮轨矿车曲线通过问题的研究

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内蒙古煤炭产量占我国总煤炭产量的17%,但是,因为崎岖的地形,存在严重的运输瓶颈问题。目前,大铁路运力严重不足,公路运输费用非常高昂,运输成本大幅度增加给煤电等企业带来非常大的压力。针对这一问题“十一五”期间,直线电机煤炭运输系统在内蒙古被提出。直线电机运输系统车辆具有运行平稳、爬坡能力强(普通轮轨车辆最大攀爬坡度为30‰左右,直线电机轮轨车辆最大为80‰左右),占地面积小,易于实现自动化控制,车辆运行噪音低,无有害气体排出,利于保护环境;运营、维护和耗能费用低。目前,直线电机运输系统研究成果,已成功应用于在呼和浩特市金山开发区建成的650米运输系统试验线。本文以试验线系统的车辆部分为对象,对其曲线通过的问题进行具体研究。应用Solidworks建立车辆系统模型,给出了车辆行走系统的动力学模型,并在组件Solidworks Motion下对其在直线、曲线情况下运行时的动力学特性进行了仿真计算,给出了车辆在轨道曲线半径为25000mm的情况下,不同速度运行时的轮轨作用力、脱轨系数、轮对冲角、轮轨磨耗指数,发现现有车辆曲线通过性能基本满足要求,但是在车速达到一定值时,车辆曲线通过性能下降明显。针对这一问题,对车辆进行改良设计,解决的方案包括,轮对锥形踏面、悬挂弹性连接、以及根据现有车辆设计了一套被动径向机构,并提出主动径向系统的设计方案。通过动力学仿真计算,表明改良措施可以很大程度上改善了车辆的曲线通过性能,车辆轮轨横向作用力、脱轨系数、轮对冲角、轮轨磨耗指数都相应的减小。本文结论对车辆的进一步设计及制造具有现实的指导意义。
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